CN1332558C - 具有发射控制的视频显示器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及响应显示信号的频谱内容对无意发射进行控制。按照本发明的视频显示设备，包括：响应视频信号(Y)的阴极射线管(100)；处理器(50)，响应发射控制信号(Ve)控制所述视频信号(Y)的带宽；和发射分析块(20)，连接到所述处理器(50)，响应所述视频信号(Y)的分量产生所述发射控制信号(Ve)。

Description

具有发射控制的视频显示器

本申请是申请号为00133988.5、申请日为2000年11月6日、发明名称为“具有发射控制的视频显示器”的发明专利申请的分案申请。

技术领域

本发明一般涉及视频显示器领域，尤其涉及在其中使用的检测和控制有害发射的产生的装置。

背景技术

众所周知包括图像显示设备的电子电路可以呈现生成有害信号分量的电子特性，该有害信号分量可以降低显示图像或声音输出信号的质量。人们已经知道了许多使电路操作线性化或减少谐波生成以防止装置的声频或视频性能受到损害的方法。然而这些努力被集中到避免显示性能的降低方面，而很少或不考虑显示装置发出的有害或无意(unintentional)发射。

新近提出的联邦通信委员会(FCC)规则，47CFR§15条款B，无意发射器，规定了各种电子产品的辐射水平，这些产品包括：例如，TV广播接收机，TV接口装置，有线系统终端装置，其它接收机，个人接收机和外围设备。特别是，在美国销售的所有TV接收机必需符合法规47CFR§15.117。

尽管已经把技术工作集中到通过寄生图像降质因素的消除来改善显示图像质量的方面，但实现由先进电视系统委员会(ATSC)标准提供的增强性能的愿望，特别需要宽电路带宽和伴随的高频信号电流和电压。这种宽带宽信号虽然对提供增强性能的期望水平是必需的，但这种带宽信号可能不幸地和固有地导致具有大于FCC规定的水平的无意发射。

发明内容

无意发射控制是根据显示信号的频谱成分进行的。视频显示设备包括一个响应视频信号的阴极射线管。处理器根据发射控制信号控制耦合给阴极射线管的视频信号带宽。产生装置与处理器连接，用于响应视频信号分量产生发射控制信号。

按照本发明的一个方面，提供一种视频显示设备，包括：响应视频信号的阴极射线管；处理器，响应发射控制信号控制所述视频信号的带宽；和发射分析块，连接到所述处理器，响应所述视频信号的分量产生所述发射控制信号。

附图说明

图1A是显示检测和控制图像显示装置中有害发射的一个发明装置的方框图，图1B和图1C示出了具体细节；

图2A和图2B是显示没有图1A发明装置的测量辐射性能的频谱图；

图2C是显示具有本发明装置的测量辐射性能的频谱图；

图3示出了检测和产生发射控制信号的一个发明装置；

图4示出了产生发射控制信号的另一个发明装置。

具体实施方式

图1A是显示一个图像显示装置部分的方框图，它使用了安装在投影电视中的三个阴极射线管，并包含检测和控制有害发射的本发明装置。尽管图1A显示了三个CRT(阴极射线管)，但要解释的问题和发明方案同样可用于具有单个CRT的显示装置。代表例如亮度和色差信号Y、U和V的视频分量信号从一个信号源(未示出)加给视频处理器块50，这样的信号源例如是基带输入线路、解调器输出、或多路复用解码器。视频处理器块50可以提供多个视频信号处理功能。如上所述，例如，视频处理器块50将视频信号Y、U和V转换成最终耦合给阴极射线管100用于显示的分量信号r、g和b。视频处理器块50提供的多处理功能可以由集成电路装置，例如，东芝公司的TA1276容易地实现。视频处理器块50被描绘成，例如使用I²C协议与可以提供数据和控制值的数据总线连接，所述的数据和控制值由微处理器30产生。微处理器30、数据总线35和信号路径Ve′在图1B和图1C中显示并参照图1B和图1C进行解释。

下面用便于控制射束电流幅度的输入信号(ABL)描述视频处理器块50，其中提供显示CRT的每个阴极传导的电子束电流的负反馈。信号ABL的导出是众所周知的。在处理器块50内，信号ABL控制与显象管驱动放大器70g、70r和70b相连接的输出信号g、r、b的幅度。显象管驱动放大器70g、70r和70b放大输入信号，以形成具有示例性的150V左右峰峰电压幅值和近似20MHz的信号带宽的信号G、R、B。因而，可知这种宽带宽信号和大信号幅值是在相关联的显象管和驱动电路范围之外耦合和传导到的。通常显象管驱动放大器70g、70r和70b被安装在位于或靠近CRT管座的电路板上。这种元件定位表示了在使有害耦合造成的损耗最小的同时使电路性能最佳的一种企图。尽管示例性的绿信号G可经过最小路径长度(例如等于或小于2厘米)连接，但大量信号辐射仍然会产生，不仅由导电路径而且还由CRT金属电极产生。这些示例性的辐射场和发射在图1A中由环绕放大器输出导线的同心圆F1和衰减正弦发射Em1示出。然而，辐射或发射也可以作为CRT电极之间耦合的结果出现，它们导致(例如)自CRT放射的发射Em2。然而，为了清楚起见，这些发射场仅在绿通道中进行图示说明。

图2A示出了根据FCC规定的方法测量的无意发射频谱，并且示出了通常由CRT驱动放大器与CRT电极之间的信号耦合引发的辐射能。该无意辐射频谱被图示为近似500MHz，它是用显示最大允许辐射信号水平的测量方格图图示的。图2A展现了具有超出50MHz范围内的允许电平的频率分量的频谱分量。

图1A的局部方框图还描绘了扫描速度调制(SVM)块90，它包括扫描速度调制电路，用于形成增强显示图像的可感锐度的信号。扫描速度调制的原理是众所周知的。然而，CRT电子束的扫描速度被电流脉冲I扰动，该电流脉冲I被耦合给SVM偏转线圈95以产生所需的速度调制偏转场。脉动的SVM电流I可以有约1安培的幅值和15MHz范围的最大重复率。

和显象管驱动放大器的情况一样，SVM线圈驱动放大器或各放大器也位于CRT管座电路板上。通常，线圈驱动放大器通过导线连接SVM线圈，以便在使耦合损耗最小的同时使SVM性能最佳。然而，SVM偏转线圈、连接导线、和伴随的寄生电容的合成效果可以形成能够产生相当大SVM信号辐射的天线。因而示例性的SVM信号I如图1A所示，由环绕连接SVM偏转线圈95的导线的同心圆F3和衰减正弦发射Em3来辐射。图2B示出了一个无意发射频谱，它通常由SVM线圈和调制电流以及CRT和视频驱动信号造成。该频谱示出为近似500MHz，并且展现了超出规定的测量方格图水平的频谱分量。

实现ATSC标准所要求的增强的视频显示性能需要宽电路带宽，并且具有伴随的高频信号电流和电压。这些较高性能信号的固有结果可以是生成FCC所禁止的无意发射。因而，尽管审慎的电路设计和实际布线可以有效地减少有害发射的生成和/或辐射，但实际显示信号可能包含足够幅度和频谱成分的图像细节，这被认为增加了前述机制造成的无意发射的可能性。例如，在屏幕上具有近似200个字符和显示大写字母H的静态文字的页拥有高信号幅度和极限频谱成分，它足以导致无意发射。同样地，含有高幅值亮度间隔的相似视频显示图像也可以产生类似问题的信号，特别是如果该图像产生尺寸变化，例如在借助被视作产生扫描频谱的光学变焦来改变该图像尺寸的情况下。

图1A的方框图包含由发射预测块10和发射分析块20构成的一个发明的发射控制装置。该发射控制块提供了两个前馈控制环：用于诸如视频处理器50中的视频幅值或带宽的视频参数控制的CONT.1和用于SVM块90中的SVM信号幅值或频率响应控制的前馈控制的CONT.2。尽管图1A示出了三个CRT，但为了便于描述，图中未显示每个CRT的SVM放大器和线圈。然而，将解释的问题和发明方案同样适用于具有单个CRT和SVM线圈的显示装置。

本发明的发射控制装置的操作如下所述。示例性的视频信号亮度分量Y被耦合到对Y信号进行处理以形成输出发射预测信号Y′的发射预测块10中。有害发射通常由显示图像信号中的快速边沿转换造成，因此含有相当大幅值的谐波相关频谱产物。因此，发射预测块10处理亮度分量Y，以确定和提取很可能生成有害发射的边沿信息。边沿信息的提取从为适于例如视频信号处理或扫描速度调制的视频图像锐化所采用的方法中可知。示例性的区别是，频带整形滤波器或延迟线脉冲形成技术可以用来形成代表图像边缘转换的信号Y′，或者形成包括存在于亮度信号分量中的边缘的高频频谱。有利的是，发射预测信号Y′可以被耦合，在SVM块90上形成扫描束速度调制信号。SVM块90进一步处理信号Y′，以便例如进行峰值箝位、噪声消除(coring)，和响应块90的输出驱动放大器的功率消耗来进行幅度控制。SVM块90生成耦合给SVM线圈95的电流脉冲I。

来自发射预测块10的发射预测信号Y′被耦合给本发明的发射分析器，即，发射分析块20，它分析信号Y′的频谱组成，并响应幅值和频谱成分生成控制信号Ve。控制信号Ve被应用为一个开环、前馈控制信号，形成用于视频处理器块50的视频参数控制的控制信号CTRL.1。此外，发射信号Ve作为CTRL.2加给SVM块90，以提供SVM信号驱动线圈95的前馈、开环幅值控制。用于控制来自显象管和SVM电路的发射的本发明控制信号的应用在图2C中示出，在图中可以看到缺少了超出测量方格图所示的最大规定值的频谱分量。

图3示出了一个本发明的装置，它分析输入作发射分析的发射预测信号Y′的幅值和频谱内容。图3的装置生成DC信号Ve，它提供开环前馈控制信号，用于控制可能由某些显示输入产生有害发射的显示电路。在图3中，预测信号Y′经电容器C2耦合给NPN晶体管Q1的基极。晶体管Q1和Q2是形成差动放大器的NPN晶体管。晶体管Q1的基极还经串联电阻器R5和R9连接晶体管Q2的基极。分压器由电阻器R7、R11、R10和R12构成。电阻器R12连接正向电源(例如12伏)，电阻器R7接地。电阻器R5和R9的结点连接分压器的电阻器R10和R11的结点，以为晶体管Q1和Q2的基极提供近似4伏的偏压。分压器为电流源晶体管Q3的基极生成约2伏的电压，为输出晶体管Q6的基极生成约6.5伏的电压。分压器电阻器R10和R12的结点经电容器C8 AC(交流)耦接到地。电阻器R10和R11的结点经一电容器C3 AC耦接到地，并且电阻器R11和R7由电容器C4与地隔离。电流源晶体管Q3的发射极经电阻器R6接地，其集电极向串接在晶体管Q1和Q2发射极之间的增益确定电阻器R3和R4的结点供应电流。选频网络由电感器L1、电容器C1和阻尼电阻器R2构成，它们连接成一个串联调谐电路或滤波器，并且与差动放大器的增益确定电阻器R3和R4并联。因而，随着由电感器L1和电容器C1形成的串联调谐电路或带通滤波器逼近约15MHz的串联谐振，差动放大器的增益逐渐地从电阻器R3和R4确定的值增加到约为九倍的最大值。差动放大器Q1和Q2的集电极经过形成有频率依赖输出信号的负载电阻器R1和R11连接正向电源。因此，输入信号Y′被选择性放大，使处于带通滤波器频带内的信号频率分量比落在滤波器带宽之外的频率分量接受更大的放大率。

选择性放大的分量反相呈现在晶体管Q1和Q2的集电极，并且耦合给各NPN射极跟随器Q4和Q5的基极。晶体管Q4和Q5的集电极连接电源，其每个发射极经选频网络连接电流源晶体管Q6的发射极。因而，晶体管Q4和Q5可以被认为起全波整流器的作用，它向晶体管Q6的发射极供应正向信号电流。晶体管Q4的选频网络包括一个串接电阻器R14，它与串联连接的电阻器R13和电容器C5并联。晶体管Q5发射极中的类似网络包括一个串接电阻器R15，它与串联连接的电阻器R16和电容器C6并联。串联连接的电阻器和电容器允许较高频率信号分量分别旁路发射极负载电阻器R14和R15。晶体管Q6的发射极经电阻器R17连接正向电源，其集电极通过电阻器R18接地。电流源晶体管Q6的基极从电阻器R12和R10的结点偏置约6.5伏电压，导致连接晶体管Q6发射极的晶体管Q4和Q5只能传导具有足够幅度的正向信号分量来克服晶体管Q6发射极电位。因此，通过将频率选择与处理的信号幅值组合，只有特定幅值和频谱分量的显示信号才能造成发射控制信号Ve的生成。晶体管Q4、Q5和Q6的安排可以被认为起到了全波整流器的作用，经电阻器R19对电容器C7正向充电以形成发射控制信号Ve。然而，不仅电容器C7用输入信号Y′的双边极性充电，而且控制信号也响应信号Y′的频谱分量。简言之，来源于显示图像细节的转换数量越大，则经电容器C7生成的电压将越大。此外，范围约15MHz的Y′信号频率分量接受较大的放大率。因而，发射控制信号Ve响应于正和负信号转换，以及转换发生的速率，并对于出现在于约15MHz范围内的预测信号分量在产生控制信号Ve方面加重(weighted)。

发射控制信号Ve可以按上述方式耦合，以便依据显示信号频率响应或信号幅值之一或两者的控制来减小或消除发射。幅值和/或频率响应的控制可以适用于显象管驱动信号和/或SVM驱动信号。

图1B示出了发射控制的另一种安排，把代表发射控制信号值(例如信号Ve)的数据Ved耦接到显示子系统，比如视频处理或SVM，它具有例如使用I²C协议来控制数据总线的能力。在图1B中，微处理器30连接可以提供代表测量值Ved和控制命令Shp的数据的示例性I²C数据总线35。示例性的数据总线35连接视频处理系统51和扫描速度调制处理器90。信号Ve′被输入给用于处理的微处理器30，以形成数据信号Ved，对示例性总线目的地进行总线分配。信号Ve′代表图1A所讨论的DC发射控制信号Ve，它可以是模拟信号Ve，或者可以是信号Ve或信号Ve的未滤波形式的数字表示。因此，微处理器可以接受或者是用于模数转换的模拟发射控制信号，或者是发射控制信号的数字形式，其中任何输入信号格式通过总线传送进行耦合以提供发射控制。

在图1B中，视频处理系统51示出了各种的视频处理子系统，它们可被有利地控制以消除或减少无意发射。例如，可以响应图1A所示的发射预测块10和发射分析块20的确定有控制地减少视频信号幅值，所述的确定是视频信号Y包含可能产生超过可允许水平的发射的频谱分量。信号r、g和b的幅值减少导致显象管驱动信号R、G和B幅值的相应降低与辐射频谱分量的所需减少。

同样地，辐射频谱分量的幅值可以通过选择性减少可能是造成发射的显示信号分量幅值来减少。这种频率分量幅值的选择性减少可以通过例如，响应发射控制信号Ve有控制地减少图像锐化或成峰(peaking)来获得。发射减少的另一种方法可以通过在发射预测处理之后的点处有控制地把低通频率响应网络引入显示信号通道来实现。

图1C示出了形成控制无意发射的本发明再一个装置的局部示意图和方框图。该发明装置利用一个开环、耦合到自动射束电流限幅器环上的前馈控制信号。自动射束电流限幅器的理论和操作是公知的。然而，简言之，图1描述的是从一个示例性的正12伏电源经电阻器R1和R2引出电流Is，在终端ABL上形成电流Ib。

电流Ib耦合给高压生成器(未示出)，并且具有代表高压源所激励的CRT射束电流的幅值。在电阻器R1和R2的结点上产生由串联接地的电容器C1和二极管D1低通滤波的电压V2。二极管D1由正9伏电源经电阻器R3供给的电流给予正向偏置。电压V2经另一个由电阻器R4和电容C2形成的低通滤波器耦合，形成供给视频处理器52以便使输出信号r、g和b减小的射束检测电压V1。电阻器R4与为电容器C2提供放电通路的二极管D2并联连接。射束检测电压V1施加给视频处理器52，以提供对视频信号幅值的控制。对于所示的示例性元件量值，和在正常的非射束限制操作期间，电压V2具有约6.5伏或更高的电压值。在过多射束电流的条件下，由于电阻器R1的电压降增加，因而电压V2降低。当电压V2降到4.5伏时，通过有控制地减少信号幅值来实现最大射束电流限制，例如控制视频处理器52中产生的信号g、r、b的幅值，并把它耦合给各驱动放大器以形成显象管驱动信号G、R、B。

有利的是，在图1C中，发射控制信号Ve经电阻器R6耦合给晶体管Q1的基极。晶体管Q1的发射极经电阻器R7接地，其集电极经电阻器R5连接电阻器R1和R2的结点。如前所述，发射控制电压Ve响应包括发射预测信号Y′的某些信号分量中的增加而变得更正。因而，加给晶体管Q1基极的信号Ve的增加值造成通路并逐渐地使流过电阻器R1的电流Ie分流到地。该附加漏电流造成附加的电阻器R1的电压降，迫使电压V2降到相对于地电位的较低值。因而，前馈发射控制信号施加给射束电流限制控制环，以提供射束电流限制之外的发射控制。

示例性的图1D描述了受控低通滤波器的优点。低通滤波器包括晶体管Qd响应发射控制信号Ve启动的阻容滤波器。该低通滤波器特性通过对输入信号Y例如显示信号的亮度分量的选频分压来获得。然而，这种滤波也可以适用于每个单独的彩色信号分量。输出信号Yro的低通滤波或频响滚降通过由电容器C1形成的频率分流通路来获得，其中电容器C1响应信号Ve经晶体管Qd可控地接地。

进一步的低通滤波器的优点被显示在响应发射控制信号Ve的幅值提供可变频响滚降的示例性的图1E中。显示信号的示例性亮度分量Y被描述为输入信号，然而这种滤波也可适用于每个单独的彩色信号分量。示例性输入信号被耦合给一对滤波器网络LPF(低通滤波)和HPF(高通滤波)，它们分别产生低通和高通信号分量。低通特性是使输入信号实质上无任何频率衰减地通过。高通特性提供了从低频阻带到高频通带的逐渐转换。这两个滤波器被安排具有相似的群延迟特性，使来自任一个滤波器的信号可以无明显波形失真地在块200中合成。来自两个滤波器的信号被施加给混频器200，其高通信号加给它的反相输入端，而低通信号加给它的同相输入端。发射控制信号Ve也加给混频器，控制输入信号的比例，以形成输出信号Yvar。由于高通信号被反相，因此，高通信号对输出的贡献越大，输出信号Yvar中的频率滚降或带宽限制将越大。

图4示出了用于再生地产生发射控制信号Ve的再一个发明装置。预测信号Y′经电阻器R1和电容器C1加到NPN晶体管Q1的基极上。晶体管Q1的基极还连接电感器L1，它提供来自由电阻器R2和R3构成的分压器的约0.5伏的偏压。电阻器R2连接正向电源，例如12伏，而电阻器R3接地。晶体管Q1的集电极通过电阻器R4连接正向电源，其发射极接地。电容器C1和电感器L1形成频率约为15MHz的串联谐振滤波器。这样，通过串联谐振电路的谐振操作，增加了具有频率约为15MNz的预测信号Y′的分量幅值。由于晶体管Q1的基极偏置在约0.5伏电压，因此只要超过几百毫伏幅值的正向预测信号分量就足以使晶体管导通。晶体管Q1的集电极经电阻器R5连接PNP晶体管Q2的基极，晶体管Q2的发射极接正向电源，其集电极经负载电阻器R6接地。晶体管Q2的集电极还经过由电容器C2和电阻器R7形成的微分网络反馈到晶体管Q1的基极，电容C2和电阻R7提供创建单稳态作用的正反馈。这样，足够幅度和/或频率范围的正向Y′信号分量使晶体管Q1和Q2呈现由电容器C2确定的约60纳秒至100纳秒时间周期的不稳定状态。晶体管Q2的导通，使它的集电极产生正向的通常是12伏的脉冲PS，晶体管Q2的集电极与串联接地的形成积分器的电阻器R8和电容器C3相连接。该电容器和电阻器的结点与产生发射控制信号Ve的射极跟随器Q3的基极相连接。晶体管Q3的集电极通过电阻器R9连接正向电源，其发射极经电阻器R10连接电容器C8，形成用于发射控制信号Ve的低通滤波器。

如上所述，微处理器30可以存取和分配发射控制信号。然而，对于图1B的发射分析器，微处理器30可以通过取样，例如通过对晶体管Q2集电极上的脉冲信号计数来导出。因此发射控制信号可以由数据总线35来传送。此外，微处理器30可以使用允许独立控制发射控制信号上升或下降时间的合适算法。

Claims (4)

1.一种视频显示设备，包括：

响应视频信号(Y)的阴极射线管(100)；

处理器(50)，响应发射控制信号(Ve)控制所述视频信号(Y)的带宽；

发射预测块(10)，用于通过处理所述视频信号产生发射预测信号(Y′)，以形成所述发射控制信号(Ve)；和

发射分析块(20)，连接到所述处理器(50)，响应所述发射预测信号(Y′)产生所述发射控制信号(Ve)。

2.根据权利要求1所述的设备，其特征在于所述的处理器(50)响应所述发射控制信号(Ve)来减少所述视频信号(Y)的所述带宽。

3.根据权利要求1所述的设备，其特征在于所述处理器(50)还包括一个低通滤波器(R1，C1)，根据所述发射控制信号(Ve)幅值控制所述视频信号(Y)的所述带宽。

4.根据权利要求1所述的设备，其特征在于所述发射预测块(10)还包括一个滤波器(L1，C1)，用于响应出现在所述滤波器(L1，C1)带宽内的所述视频信号(Y)的频率分量来产生所述发射控制信号(Ve)。

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